太陽能集熱分戶儲熱技術和電氣自控系統的設計

汪云華

摘?要：筆者參加小區業主委員會工作，了解小區建設、設計、施工、驗收情況及交付查驗責任，并調檔查閱竣工圖，推動太陽能熱水循環、分戶自控問題的解決。通過分戶儲熱水箱設WIFI場景控制器、適配已有電磁閥和控制面板，實現手機APP遠程控制及氣候條件分戶熱能自控交換。實現分戶自控整個太陽能管網循環問題，節能高效、經濟、適用性強。

關鍵詞：綠色建筑;太陽能;分戶儲熱;電氣自控

1.太陽能集熱分戶儲熱循環系統。

一般為封閉式的熱水系統，目前應用住宅中很多使用這種系統。結合數字式通訊器件的融合應用，從而探討一個可實現智能遠程及氣候場景模式下的電氣自控系統。

1.1應用背景。筆者自住多層住宅小區，住戶600戶。可利用屋頂鋪設太陽能集熱板、集熱循環管網和配套設備設施：循環管網S304不銹鋼管壓環扣接并外壁保溫;循環水泵配套膨脹罐（儲熱功能）;單元循環立管設于住宅北面設備平臺縱向布置;分戶儲熱水箱自帶電輔熱功能，具備控制面板，進回水接口設電磁閥、檢修閥;其分戶儲熱水箱通過內膽壁設銅盤管分離式交換后，水箱水溫上升到設定值，供入戶熱水使用。

1.2小區交付第二年業主裝修入住，發現太陽能系統無法正常使用：該系統沒有完成調試、試運行;太陽能設施的實體設備、器件均有，所以不影響綠色建筑配置;交付時物業工程缺乏太陽能設備系統性的專業人員，未經運行接管驗收。核查結論：設計及竣工圖標準的集熱溫差自控系統不到位;分戶儲熱水箱溫差自控系統不到位;循環水泵安裝位置在頂層住宅上方;屋頂保溫橡塑棉不到位、破損脫落;電氣線管外壁銹蝕嚴重。相關問題以設計、竣工圖標準為依據，施工驗收規范的合格工程為標準，對接小區的房地產開發商（小區建設方）。目前該事項住建質監專員、社區督促處理落實中。

1.3此工程遺留問題，解決進度緩慢。筆者自行購買了WIFI場景控制器、結合已有的分戶電磁閥、控制器組合，應用WIFI場景控制器APP功能，實現了氣候條件下有效時段自控啟停;也可在手機端進行遠程啟停操控。屋頂穩壓自控、流量變頻自控，均可在WIFI場景控制器的觸發基礎上得以實現。

2.太陽能集中集熱分戶儲熱系統的電氣自控應用和設計

2.1 太陽能集熱分戶儲熱循環系統結合WIFI場景控制器的適用性

集中集熱（+空氣源輔熱）分戶儲熱太陽能熱水系統，為3重組合模式。即：集中集熱的太陽能熱水循環管網;屋頂空氣源熱泵輔熱設備的組合;分戶儲熱水箱熱交換的運行。投入運行時段，每天太陽高效直射或空氣源輔熱設備運行的時間段。為分戶儲熱高效利用，需要區別對待：實現住戶不用熱水或不在家的情況，熱能不用交互傳導，從而實現有效使用戶的最大效率利用熱能;最大效率控制終端（分戶儲熱水箱）戶的實際使用需求并減少運行時段，從而最大限度降低循環水泵的運行時間。從這一點出發，若能實現住戶自控：居家時想用而用，不用熱水就可設定停止;不在家的時段實現想用而遠程操作，不用熱水能遠程操作停止熱水交換;而住戶不管在家啟用還是遠程操作啟用，太陽能熱水的熱能循環交互只送達使用的這一戶（或幾戶），并且同一單元系統無住戶使用時，該單元的太陽能熱水循環就不工作。實現和控制這幾點，就需要應用電氣自控系統多環節出發，并且能夠根據當地晴天、陰天的不同場景，選配WIFI場景控制器結合產品軟件聯網功能，區別性的實現分戶儲熱水箱投入運行。為解決住戶自主選擇是否熱水交換到戶（分戶儲熱水箱），而又不在家問題，通過數字式產品的配置，實現遠程自控;住戶沒有選擇性控制時，通過WIFI場景控制器、產品APP功能聯網，設定白天時段當地晴天時WIFI場景控制器聯動電磁閥，熱水自控循環到戶（分戶儲熱水箱），其余時段自動關閉。

2.2 WIFI場景控制器結合給水壓力、水流量變頻控制運行和電氣系統原理

WIFI場景控制器，在分戶儲熱水箱上的應用。結合水壓力自控方式：循環泵前端設壓力傳感器+儀表上下限設定值;太陽能管網失壓（分戶電磁閥開啟：即WIFI場景控制器啟用）時，循環水泵自動運行;滿足設定壓力上限值（分戶電磁閥關閉：即WIFI場景控制器關閉或停用狀態），循環水泵自動停止或一直處在停用狀態。這樣就通過WIFI場景控制器實現分戶自控整個太陽能熱水系統的循環，成為用戶設定天晴條件下、一定時間內太陽能熱水系統自控運行。分戶儲熱水箱達到設定溫度后電磁閥關閉，循環熱水系統自控也關閉。這種電氣聯動自控方式，完全可以應用在太陽能集中供熱分戶儲熱系統產品中，并逐漸實現智能化控制。命名為：WIFI場景控制器在太陽能集中供熱分戶儲熱系統中的數字式自控。簡述太陽能熱水設施設備系統進行論述原理和邏輯關系，如圖：

循環泵的選用，需適用于管網壓力穩壓自控或用戶流量變頻自控的要求;其中用戶流量變頻自控在高層系統用戶很多，造成用水流量變換頻繁的情況下選用，該設備的應用對建設造價有直接影響。同時管網中的閥門器件、水泵、膨脹罐、各種連接在熱水循環管網的器件均需考慮管網介質高溫的工作條件和熱水管網的配套產品、材質。

2.3 太陽能集中供熱分戶儲熱系統中的數字式自控

WIFI場景控制器手機端APP的多種狀態功能：多時段任意設定啟停（設定后在線、離線狀態均可）;設定地點位置，根據當地氣候（晴、陰雨、雪天冰凍）條件啟停;手機客戶端APP觸屏點擊軟件開、關遠程控制啟停;一鍵自控設定場景、時間綜合條件啟停。太陽能集熱分戶儲熱系統中的數字式自控：通過住戶端WIFI場景控制器、觸發分戶電磁閥，連鎖動作太陽能循環管網壓力，實現循環水泵在穩壓模式下運行。具體電氣自控系統圖如下：

得以太陽能熱水循環產品應用，其太陽能溫差自控可以選擇性的作為備用。確保系統安全運行，防止太陽能集熱效能利用過度溫度急劇上升（或冬季過冷冰凍），造成非工作溫度條件下運行系統癱瘓，需設過熱（或防凍）電氣自控。防凍保護可水循環自控保護，也可以通過前文提到的+空氣源輔熱設備，實現并確保冬季或陰雨天氣時系統的正常運行，一舉數得。這里不再展開。

3.結語

從太陽能集熱分戶儲熱系統技術出發，針對小區電氣自控不到位問題進行分析，制定合理、經濟、有效的解決方案。這種電氣聯動自控方式，結合數字式通訊產品，應用在太陽能集中供熱分戶儲熱系統產品中，可逐漸實現智能化控制。

參考文獻

[1]蔡曉玲.集中集熱儲熱太陽能熱水系統直接系統設計[J].浙江建筑，2009，7（5）：58-59。

[2]羅運俊，何梓年，王長貴主編.《太陽能利用技術》.化學工業出版社.2014-01